نظریه ای جدید از محیط کیهان. نظریه های پیدایش جهان. چند نظریه در مورد پیدایش جهان وجود دارد؟ نظریه بیگ بنگ: منشاء جهان. نظریه دینی مبدأ جهان. کیهان شناسی و فیزیک کوانتومی

ما یک دیدگاه کاملاً جدید از منشأ جهان را به شما ارائه می دهیم که توسط گروهی از فیزیکدانان نظری از دانشگاه ایندیانا ساخته شده و توسط نیکودیم پوپلوسکی، کارمند این دانشگاه ارائه شده است.
هر سیاهچاله حاوی یک جهان جدید است، جهان ما نیز از این قاعده مستثنی نیست، در داخل یک سیاهچاله نیز وجود دارد. چنین اظهاراتی ممکن است عجیب به نظر برسد، اما این فرضیه است که تولد کیهان و روند همه فرآیندهایی را که امروز مشاهده می کنیم به بهترین شکل توضیح می دهد.
نظریه استاندارد بیگ بنگ نمی تواند به بسیاری از سوالات پاسخ دهد. این نشان می دهد که جهان به عنوان یک "تکینگ" از یک نقطه بینهایت کوچک شروع شد که حاوی غلظت بی نهایت بالایی از ماده است که اندازه خود را به حالتی که امروز مشاهده می کنیم گسترش می دهد. نظریه تورم، انبساط فوق سریع فضا، البته به بسیاری از سؤالات پاسخ می دهد، از جمله اینکه چرا در مراحل اولیه توسعه کیهان، تکه های بزرگ ماده متمرکز نبود که در اجرام بزرگ آسمانی متحد شدند: کهکشان ها و خوشه ها. از کهکشان ها اما بسیاری از سوالات بی پاسخ مانده است. به عنوان مثال: پس از انفجار بزرگ چه چیزی شروع شد؟ چه چیزی باعث انفجار بزرگ شد؟ منبع انرژی تاریک مرموز که از فراتر از مرزهای جهان می آید چیست؟
این نظریه که جهان ما به طور کامل درون یک سیاهچاله قرار دارد، پاسخی به این سوالات و بسیاری از سوالات دیگر می دهد. این مفهوم ویژگی های فیزیکی غیرممکن جهان ما را رد می کند. و بر دو نظریه مرکزی فیزیک تکیه دارد.
اول، این نظریه نسبیت عام، نظریه مدرن گرانش است. کیهان را در مقیاس بزرگ توصیف می کند. هر رویدادی در کیهان به عنوان نقطه ای در مکان و زمان و مکان-زمان در نظر گرفته می شود. اجسام عظیمی مانند خورشید منحنی های فضا-زمان را منحرف می کنند یا ایجاد می کنند که با یک توپ بولینگ که بر روی بوم معلق قرار دارد قابل مقایسه است. یک فرورفتگی گرانشی از خورشید، حرکت زمین و سایر سیارات را که به دور آن می چرخند، تغییر می دهد. جاذبه سیارات توسط خورشید به عنوان نیروی گرانش به نظر می رسد.
قانون دوم مکانیک کوانتومی که نظریه جدید مبتنی بر آن است، جهان را در کوچکترین مقیاس ها، مانند اتم و سایر ذرات بنیادی توصیف می کند.
در حال حاضر، فیزیکدانان در تلاش هستند تا مکانیک کوانتومی و نسبیت عام را در یک نظریه واحد از "گرانش کوانتومی" ترکیب کنند تا به اندازه کافی مهم ترین پدیده های طبیعی، از جمله رفتار ذرات زیر اتمی در سیاهچاله ها را توصیف کنند.
در دهه 1960، اقتباسی از نسبیت عام برای در نظر گرفتن اثرات مکانیک کوانتومی، نظریه گرانش انیشتین-کارتون-سیاما-کیبل نامیده شد. این نه تنها گامی جدید به سوی درک گرانش کوانتومی ارائه می دهد، بلکه تصویری جایگزین از جهان ایجاد می کند. این تنوع نسبیت عام شامل یک ویژگی کوانتومی مهم مادر به نام SPINOM است.
کوچکترین ذرات، مانند اتم ها و الکترون ها، دارای SPINOM یا تکانه زاویه ای درونی هستند، شبیه به چرخش یک اسکیت باز روی یخ. در این تصویر، SPIN ذرات با فضا-زمان برهم کنش می کند و خاصیتی به نام «پیچ خوردگی» برای آن فراهم می کند. برای درک این پیچش، فضا را نه به عنوان یک بوم دو بعدی، بلکه به عنوان یک میله یک بعدی انعطاف پذیر در نظر بگیرید. خم شدن میله مربوط به پیچش مکانی-زمانی است. اگر میله نازک است، می توانید آن را بچرخانید، اما به سختی می توان فهمید که پیچ خورده است یا نه.
پیچش فضا باید در مراحل اولیه پیدایش کیهان یا در یک سیاهچاله قابل توجه یا بهتر بگوییم بسیار قابل توجه باشد. تحت این شرایط شدید، پیچش فضا-زمان باید خود را به عنوان نیروی دافعه یا گرانش برای نزدیکترین اجرام از انحنای فضا-زمان نشان دهد.
مانند نسخه استاندارد نسبیت عام، ستارگان بسیار پرجرم در نهایت در سیاهچاله ها سقوط می کنند: مناطقی از فضا که هیچ چیز، حتی نور، نمی تواند از آنها فرار کند.
در اینجا آمده است که فرآیند پیچش در لحظه اولیه تولد کیهان چه نقشی می تواند داشته باشد:
در ابتدا، جاذبه گرانشی فضای منحنی اجازه می دهد تا چرخش به یک نیروی دافعه تبدیل شود و منجر به ناپدید شدن ماده در مناطق کوچکتر فضا شود. اما سپس فرآیند پیچش بسیار قوی می شود، به نقطه ای با چگالی بی نهایت تبدیل می شود و به حالت چگالی بسیار بزرگ، اما محدود می رسد. از آنجایی که انرژی می تواند به جرم تبدیل شود، انرژی گرانشی بسیار بالا در این حالت بسیار متراکم می تواند باعث ایجاد ذرات شدید شود که جرم داخل سیاهچاله را به شدت افزایش می دهد.
افزایش تعداد ذرات با SPIN منجر به سطح بالاتری از پیچش مکانی و زمانی خواهد شد. لحظه دافعه چرخش می تواند فروپاشی ماده را متوقف کند و اثر یک "جهش بزرگ" شبیه توپی که از قبل از آب به بیرون پرواز می کند، ایجاد کند که منجر به روند گسترش جهان می شود. در نتیجه، ما فرآیندهای توزیع جرم، شکل و هندسه جهان مربوط به این پدیده را مشاهده می کنیم.
به نوبه خود، مکانیسم پیچش سناریوی شگفت انگیزی را ارائه می دهد که بر اساس آن هر سیاهچاله قادر است یک جهان جدید و جوان را در درون خود ایجاد کند.
بنابراین، جهان خودمان می‌تواند درون یک سیاه‌چاله واقع در جهان دیگری باشد.
همانطور که ما نمی توانیم آنچه را که در داخل یک سیاهچاله اتفاق می افتد ببینیم، هر ناظری در جهان مادر نمی تواند آنچه را که در جهان ما اتفاق می افتد ببیند.
حرکت ماده از طریق مرز سیاهچاله "افق رویداد" نامیده می شود و تنها در یک جهت رخ می دهد و جهت بردار زمان را ارائه می دهد که ما آن را به عنوان حرکت رو به جلو درک می کنیم.
پیکان زمان در جهان ما، از طریق فرآیند پیچش از جهان مادر به ارث رسیده است.
چرخش همچنین می تواند عدم تعادل مشاهده شده بین ماده و پادماده در جهان را توضیح دهد. در نهایت، فرآیند پیچش ممکن است منبع انرژی تاریک باشد، شکلی اسرارآمیز از انرژی که در تمام فضای ما نفوذ می کند و نرخ انبساط جهان را افزایش می دهد. هندسه پیچشی یک "ثابت کیهانی" تولید می کند که به نیروهای خارجی گسترش می یابد و ساده ترین راه برای توضیح وجود انرژی تاریک است. بنابراین، انبساط شتاب‌زده مشاهده‌شده جهان ممکن است قوی‌ترین مدرک برای یک فرآیند پیچشی باشد.
بنابراین، چرخش مبنای نظری را برای سناریویی فراهم می‌کند که در آن یک جهان جدید در هر سیاه‌چاله وجود دارد. این سناریو همچنین به عنوان ابزاری برای حل چندین مشکل عمده در نظریه گرانش و کیهان‌شناسی مدرن عمل می‌کند، اگرچه فیزیکدانان هنوز باید مکانیک کوانتومی انیشتین-کارتون-سیاما-کیبل را با نظریه کوانتومی گرانش ترکیب کنند.
در همین حال، درک جدید از فرآیندهای کیهانی سوالات مهم دیگری را مطرح می کند. به عنوان مثال، ما در مورد جهان مادر و سیاهچاله ای که جهان خودمان را در بر می گیرد، چه می دانیم؟ چند لایه از جهان مادر داریم؟ چگونه می توانیم بررسی کنیم که جهان ما در سیاهچاله است؟
به طور بالقوه سؤالات اخیر قابل بررسی است، زیرا همه ستارگان و سیاهچاله ها می چرخند، جهان ما باید محور چرخش جهان مادر را به عنوان "جهت ترجیحی" به ارث برده باشد.
بررسی اخیر از 15000 کهکشان در یک نیمکره جهان نشان داد که آنها "چپ" هستند، یعنی در جهت عقربه های ساعت می چرخند، در حالی که در نیمکره دیگر، کهکشان ها "راست" یا خلاف جهت عقربه های ساعت هستند. اما این کشف هنوز نیاز به تأمل دارد. در هر صورت، اکنون مشخص شده است که فرآیند پیچش در هندسه فضا-زمان گامی درست به سوی یک نظریه موفق کیهان شناسی است.

عظمت و تنوع دنیای اطراف می تواند هر تصوری را شگفت زده کند. همه اشیاء و اشیاء اطراف یک شخص، افراد دیگر، انواع مختلف گیاهان و حیوانات، ذراتی که فقط با میکروسکوپ قابل مشاهده هستند، و همچنین خوشه های ستاره ای غیرقابل درک: همه آنها با مفهوم "جهان" متحد شده اند.

نظریه های منشأ جهان برای مدت طولانی توسط انسان ایجاد شده است. با وجود فقدان مفهوم اولیه دین یا علم، در ذهن کنجکاو مردم باستان سؤالاتی در مورد اصول نظم جهانی و موقعیت یک شخص در فضایی که او را احاطه کرده است مطرح شد. شمارش تعداد تئوری های منشأ جهان امروز دشوار است، برخی از آنها توسط دانشمندان برجسته جهان مورد مطالعه قرار می گیرند، برخی دیگر صراحتاً خارق العاده هستند.

کیهان شناسی و موضوع آن

کیهان شناسی مدرن - علم ساختار و توسعه کیهان - مسئله منشأ آن را یکی از جالب ترین اسرار می داند که هنوز به اندازه کافی مطالعه نشده است. ماهیت فرآیندهایی که در پیدایش ستارگان، کهکشان ها، منظومه های خورشیدی و سیارات، توسعه آنها، منبع ظهور کیهان، و همچنین اندازه و مرزهای آن نقش داشته است: همه اینها فقط یک لیست کوتاه از مسائل مورد مطالعه است. توسط دانشمندان مدرن

جستجوی پاسخ برای معمای اساسی در مورد شکل گیری جهان به این واقعیت منجر شده است که امروزه نظریه های مختلفی در مورد منشاء، وجود، توسعه جهان وجود دارد. هیجان متخصصانی که به دنبال پاسخ، ساختن و آزمایش فرضیه ها هستند، موجه است، زیرا یک نظریه قابل اعتماد در مورد تولد کیهان، احتمال وجود حیات در منظومه ها و سیارات دیگر را برای همه بشریت آشکار خواهد کرد.

نظریه‌های منشأ جهان دارای ویژگی‌های علمی، فرضیات فردی، آموزه‌های دینی، اندیشه‌های فلسفی و اسطوره‌ها هستند. همه آنها به طور مشروط به دو دسته اصلی تقسیم می شوند:

1. نظریه هایی که بر اساس آن جهان توسط یک خالق خلق شده است. به عبارت دیگر، ماهیت آنها این است که فرآیند ایجاد جهان یک عمل آگاهانه و معنوی، تجلی اراده بود.
2. نظریه های منشأ جهان، بر اساس عوامل علمی ساخته شده است. فرضیات آنها به طور قاطعانه هم وجود خالق و هم امکان آفرینش آگاهانه جهان را رد می کند. این گونه فرضیه ها اغلب بر اساس چیزی است که اصل حد وسط نامیده می شود. آنها احتمال وجود زندگی را نه تنها در سیاره ما، بلکه در سایرین نیز نشان می دهند.

آفرینش گرایی - نظریه خلقت جهان توسط خالق

همانطور که از نام آن پیداست، آفرینش گرایی (آفرینش) یک نظریه دینی در مورد پیدایش جهان است. این جهان بینی مبتنی بر مفهوم خلقت جهان، سیاره و انسان توسط خداوند یا خالق است.

این ایده برای مدت طولانی تا پایان قرن نوزدهم غالب بود، زمانی که روند انباشت دانش در زمینه های مختلف علوم (زیست شناسی، نجوم، فیزیک) شتاب گرفت و نظریه تکاملی فراگیر شد. آفرینش گرایی به نوعی واکنش مسیحیان تبدیل شده است که به دیدگاه های محافظه کارانه در مورد اکتشافات انجام شده پایبند هستند. ایده غالب در آن زمان تنها تضادهایی را که بین نظریه های دینی و سایر نظریه ها وجود داشت افزایش داد.

تفاوت بین نظریه های علمی و دینی چیست؟

تفاوت اصلی بین نظریه های دسته بندی های مختلف در درجه اول در اصطلاحات مورد استفاده طرفداران آنها نهفته است. پس در فرضیه های علمی به جای خالق - طبیعت و به جای خلق - مبدأ. در کنار این، سؤالاتی وجود دارد که به طور مشابه توسط نظریه های مختلف پوشش داده می شود یا حتی کاملاً تکراری است.

نظریات مبدأ جهان، متعلق به دسته‌های متضاد، تاریخ ظهور آن را به طرق مختلف نشان می‌دهد. به عنوان مثال، بر اساس رایج ترین فرضیه (نظریه انفجار بزرگ)، جهان حدود 13 میلیارد سال پیش شکل گرفته است.

در مقابل، نظریه دینی مبدأ جهان ارقام کاملاً متفاوتی را ارائه می دهد:

• بر اساس منابع مسیحی، سن جهان ایجاد شده توسط خداوند در زمان تولد عیسی مسیح 3483-6984 سال بوده است.
• هندوئیسم نشان می دهد که جهان ما تقریباً 155 تریلیون سال قدمت دارد.

کانت و مدل کیهانی او

تا قرن بیستم، اکثر دانشمندان بر این عقیده بودند که جهان بی نهایت است. این کیفیت آنها زمان و مکان را مشخص می کردند. علاوه بر این، به نظر آنها، جهان ایستا و یکنواخت بود.

ایده بی نهایت بودن جهان در فضا توسط اسحاق نیوتن مطرح شد. توسعه این فرض درگیر این بود که چه کسی نظریه فقدان محدودیت های زمانی را نیز توسعه داد. با حرکت بیشتر، در مفروضات نظری، کانت بی نهایت جهان را به تعداد محصولات بیولوژیکی ممکن گسترش داد. این فرض به این معنی است که در شرایط دنیای باستانی و وسیع، بدون پایان و آغاز، می توان تعداد بی شماری گزینه ممکن وجود داشت که در نتیجه ظهور هر گونه زیستی واقعی است.

بر اساس ظهور احتمالی اشکال حیات، نظریه داروین بعداً توسعه یافت. مشاهدات آسمان پرستاره و نتایج محاسبات اخترشناسان مدل کیهانی کانت را تایید کرد.

بازتاب های اینشتین

در آغاز قرن بیستم، آلبرت انیشتین مدل خود را از جهان منتشر کرد. طبق نظریه نسبیت او، دو فرآیند متضاد به طور همزمان در جهان اتفاق می افتد: انبساط و انقباض. با این حال، او با نظر اکثر دانشمندان در مورد ایستایی کیهان موافق بود، بنابراین مفهوم نیروی دافعه کیهانی را مطرح کرد. تاثیر آن برای متعادل کردن جاذبه ستارگان و متوقف کردن روند حرکت همه اجرام آسمانی به منظور حفظ ماهیت ایستا کیهان طراحی شده است.

مدل جهان - به گفته اینشتین - اندازه خاصی دارد، اما هیچ مرزی وجود ندارد. چنین ترکیبی تنها زمانی امکان پذیر است که فضا به گونه ای منحنی باشد که در یک کره اتفاق می افتد.

ویژگی های فضای چنین مدلی عبارتند از:

• سه بعدی بودن.
• خودت را ببندی
• همگنی (عدم مرکز و لبه)، که در آن کهکشان ها به طور مساوی توزیع شده اند.

A. A. Fridman: جهان در حال گسترش است

خالق مدل انقلابی در حال گسترش جهان، A. A. Fridman (اتحادیه شوروی) نظریه خود را بر اساس معادلات مشخص کننده نظریه نسبیت عام ساخته است. درست است، نظر عموماً پذیرفته شده در دنیای علمی آن زمان، ماهیت ایستا دنیای ما بود، بنابراین توجه لازم به کار او نشد.

چند سال بعد، ستاره شناس ادوین هابل کشفی کرد که عقاید فریدمن را تایید کرد. حذف کهکشان ها از کهکشان راه شیری کشف شده است. در عین حال، این واقعیت که سرعت حرکت آنها متناسب با فاصله بین آنها و کهکشان ما است، غیرقابل انکار شده است.

این کشف، "عقب نشینی" مداوم ستارگان و کهکشان ها را در رابطه با یکدیگر توضیح می دهد که منجر به نتیجه گیری در مورد انبساط جهان می شود.

در نهایت، نتیجه گیری فریدمن توسط انیشتین به رسمیت شناخته شد، که متعاقباً شایستگی های دانشمند شوروی را به عنوان بنیانگذار فرضیه انبساط جهان ذکر کرد.

نمی توان گفت که تضادهایی بین این نظریه و نظریه نسبیت عام وجود دارد، اما با انبساط کیهان، باید یک انگیزه اولیه وجود داشته باشد که پراکندگی ستارگان را برانگیخت. در قیاس با انفجار، این ایده "بیگ بنگ" نامیده شد.

استیون هاوکینگ و اصل آنتروپیک

نتیجه محاسبات و اکتشافات استیون هاوکینگ نظریه انسان محوری مبدأ جهان بود. خالق آن ادعا می کند که وجود سیاره ای به خوبی آماده برای زندگی انسان نمی تواند تصادفی باشد.

نظریه استیون هاوکینگ در مورد منشاء جهان همچنین تبخیر تدریجی سیاهچاله ها، از دست دادن انرژی آنها و انتشار تشعشعات هاوکینگ را فراهم می کند.

در نتیجه جستجوی شواهد، بیش از 40 ویژگی شناسایی و تأیید شد که رعایت آنها برای توسعه تمدن ضروری است. هیو راس، اخترفیزیکدان آمریکایی، احتمال وقوع چنین تصادفی غیرعمدی را تخمین زد. نتیجه عدد 10 -53 شد.

جهان ما شامل یک تریلیون کهکشان است که هر کدام 100 میلیارد ستاره دارند. طبق محاسبات دانشمندان، تعداد کل سیارات باید 1020 باشد. این رقم 33 مرتبه کوچکتر از مقدار محاسبه شده قبلی است. در نتیجه، هیچ یک از سیارات در همه کهکشان ها نمی توانند شرایطی را ترکیب کنند که برای ظهور خود به خودی حیات مناسب باشد.

نظریه انفجار بزرگ: پیدایش جهان از یک ذره ناچیز

دانشمندانی که از نظریه انفجار بزرگ حمایت می کنند، این فرضیه را به اشتراک می گذارند که جهان نتیجه یک انفجار بزرگ است. فرض اصلی این نظریه این است که قبل از این رویداد، تمام عناصر جهان کنونی در ذره ای محصور شده بودند که ابعاد میکروسکوپی داشت. در حالی که در داخل آن، عناصر با یک حالت منفرد مشخص می شدند که در آن شاخص هایی مانند دما، چگالی و فشار قابل اندازه گیری نبودند. آنها بی پایان هستند. ماده و انرژی در این حالت تحت تأثیر قوانین فیزیک قرار نمی گیرند.

آنچه در 15 میلیارد سال پیش رخ داده است، ناپایداری است که در داخل ذره ایجاد شده است. کوچکترین عناصر پراکنده پایه و اساس دنیایی را که امروز می شناسیم ایجاد کردند.

در ابتدا، جهان یک سحابی بود که توسط ذرات ریز (کوچکتر از یک اتم) تشکیل شده بود. سپس، هنگامی که با هم ترکیب شدند، اتم هایی را تشکیل دادند که به عنوان پایه کهکشان های ستاره ای عمل کردند. پاسخ به سؤالاتی در مورد آنچه قبل از انفجار رخ داده است و همچنین آنچه باعث آن شده است، مهمترین وظایف این نظریه مبدأ کیهان است.

جدول به صورت شماتیک مراحل شکل گیری جهان پس از انفجار بزرگ را نشان می دهد.

همانطور که از داده های بالا بر می آید، جهان به انبساط و سرد شدن ادامه می دهد.

افزایش ثابت در فاصله بین کهکشان ها فرض اصلی است: آنچه نظریه انفجار بزرگ را متمایز می کند. پیدایش کیهان از این طریق را می توان با شواهدی که یافت شد تایید کرد. دلایلی نیز برای رد آن وجود دارد.

مشکلات نظریه

با توجه به اینکه نظریه انفجار بزرگ در عمل اثبات نشده است، جای تعجب نیست که چندین سوال وجود دارد که قادر به پاسخگویی به آنها نیست:

1. تکینگی. این کلمه نشان دهنده وضعیت جهان است که در یک نقطه فشرده شده است. مشکل نظریه انفجار بزرگ عدم ​​امکان توصیف فرآیندهای رخ داده در ماده و فضا در چنین حالتی است. قانون نسبیت عام در اینجا کاربرد ندارد، بنابراین نمی توان یک توصیف ریاضی و معادلات برای مدل سازی ایجاد کرد.
   عدم امکان اساسی دستیابی به پاسخ به سؤال در مورد وضعیت اولیه کیهان، این نظریه را از همان ابتدا بی اعتبار می کند. نمایش‌های غیرداستانی او معمولاً این پیچیدگی را گذراً محو می‌کنند یا فقط به آن اشاره می‌کنند. با این حال، برای دانشمندانی که برای ایجاد یک پایه ریاضی برای نظریه انفجار بزرگ کار می کنند، این مشکل به عنوان یک مانع بزرگ شناخته می شود.
2. ستاره شناسی. در این زمینه، نظریه انفجار بزرگ با این واقعیت مواجه است که نمی تواند روند پیدایش کهکشان ها را توصیف کند. بر اساس نسخه های مدرن نظریه ها، می توان پیش بینی کرد که چگونه یک ابر همگن گاز ظاهر می شود. در عین حال، چگالی آن در حال حاضر باید حدود یک اتم در هر متر مکعب باشد. برای بدست آوردن چیزی بیشتر، نمی توان بدون تنظیم وضعیت اولیه کیهان انجام داد. فقدان اطلاعات و تجربه عملی در این زمینه به موانع جدی برای مدل سازی بیشتر تبدیل می شود.

همچنین بین جرم محاسبه‌شده کهکشان ما و داده‌های به‌دست‌آمده از مطالعه سرعت جذب کهکشان ما اختلاف وجود دارد.

کیهان شناسی و فیزیک کوانتومی

امروزه هیچ نظریه کیهانی وجود ندارد که بر مکانیک کوانتومی تکیه نداشته باشد. از این گذشته، به توصیف رفتار فیزیک اتمی و کوانتومی می پردازد.تفاوت بین فیزیک کوانتومی و فیزیک کلاسیک (که توسط نیوتن توضیح داده شد) در این است که دومی اشیاء مادی را مشاهده و توصیف می کند، در حالی که اولی یک توصیف منحصراً ریاضی را فرض می کند. خود مشاهده و اندازه گیری برای فیزیک کوانتومی، ارزش های مادی موضوع تحقیق را نشان نمی دهند، در اینجا خود ناظر به عنوان بخشی از وضعیت مورد مطالعه عمل می کند.

بر اساس این ویژگی ها، مکانیک کوانتومی در توصیف جهان مشکل دارد، زیرا ناظر بخشی از جهان است. با این حال، صحبت از ظهور جهان، غیرممکن است که افراد خارجی را تصور کنیم. تلاش برای توسعه یک مدل بدون مشارکت ناظر خارجی با نظریه کوانتومی منشاء جهان توسط جی. ویلر تاج گذاری شد.

ماهیت آن این است که در هر لحظه از زمان شکافتن جهان و تشکیل تعداد نامحدودی از کپی ها وجود دارد. در نتیجه، هر یک از جهان های موازی را می توان مشاهده کرد و ناظران می توانند همه جایگزین های کوانتومی را ببینند. در عین حال، دنیای اصلی و جدید واقعی هستند.

مدل تورم

وظیفه اصلی که نظریه تورم برای حل آن فراخوانده شده است، جستجوی پاسخی برای سؤالاتی است که توسط نظریه انفجار بزرگ و نظریه انبساط ناشناخته مانده است. برای مثال:

1. چرا جهان در حال انبساط است؟
2. انفجار بزرگ چیست؟

برای این منظور، نظریه تورمی مبدأ جهان، برون یابی انبساط را به نقطه صفر در زمان، پایان کل جرم جهان در یک نقطه و تشکیل یک تکینگی کیهانی را ارائه می دهد، که اغلب به این صورت است. از آن به عنوان انفجار بزرگ یاد می شود.

بی ربط بودن نظریه نسبیت عام، که در حال حاضر قابل اعمال نیست، آشکار می شود. در نتیجه، تنها روش‌های نظری، محاسبات و نتیجه‌گیری را می‌توان برای توسعه یک نظریه عمومی‌تر (یا «فیزیک جدید») و حل مشکل تکینگی کیهانی به کار برد.

نظریه های جایگزین جدید

با وجود موفقیت مدل تورم کیهانی، دانشمندانی هستند که با آن مخالف هستند و آن را غیرقابل دفاع می‌دانند. بحث اصلی آنها انتقاد از راه حل های ارائه شده توسط این نظریه است. مخالفان استدلال می‌کنند که راه‌حل‌های به‌دست‌آمده برخی از جزئیات را حذف می‌کنند، به عبارت دیگر، به‌جای حل مشکل مقادیر اولیه، نظریه فقط به طرز ماهرانه‌ای آن‌ها را پوشش می‌دهد.

یک جایگزین چند نظریه عجیب و غریب است که ایده آنها بر اساس شکل گیری مقادیر اولیه قبل از انفجار بزرگ است. نظریه های جدید منشأ جهان را می توان به طور خلاصه به شرح زیر توصیف کرد:

• نظریه ریسمان. طرفداران آن، علاوه بر چهار بعد معمول مکان و زمان، پیشنهاد می کنند که ابعاد دیگری نیز معرفی کنند. آنها می توانند در مراحل اولیه کیهان نقش داشته باشند و در حال حاضر در حالت فشرده باشند. دانشمندان در پاسخ به این سوال که دلیل فشرده شدن آنها چیست، پاسخی ارائه می دهند که خاصیت ابررشته ها T-duality است. بنابراین، رشته ها در ابعاد اضافی "زخم" می شوند و اندازه آنها محدود است.
• نظریه بران. به آن نظریه M نیز می گویند. مطابق با فرضیه های آن، در ابتدای شکل گیری جهان یک فضا-زمان پنج بعدی ایستا سرد وجود دارد. چهار مورد از آنها (فضایی) دارای محدودیت یا دیوار - سه بران هستند. فضای ما یکی از دیوارهاست و دومی پنهان. سه بران سوم در فضای چهار بعدی قرار دارد که توسط دو بران مرزی محدود شده است. این تئوری در نظر می گیرد که بران سوم با ما برخورد می کند و مقدار زیادی انرژی آزاد می کند. این شرایط است که برای ظهور انفجار بزرگ مساعد می شود.

1. نظریه‌های چرخه‌ای منحصربه‌فرد بودن انفجار بزرگ را انکار می‌کنند و استدلال می‌کنند که جهان از حالتی به حالت دیگر می‌رود. بر اساس قانون دوم ترمودینامیک مشکل چنین نظریه هایی افزایش آنتروپی است. در نتیجه، مدت چرخه های قبلی کوتاه تر بود و دمای ماده به طور قابل توجهی بالاتر از زمان انفجار بزرگ بود. احتمال این اتفاق بسیار کم است.

مهم نیست که چه تعداد نظریه در مورد منشاء جهان وجود دارد، تنها دو مورد از آنها آزمون زمان را پس داده اند و بر مشکل آنتروپی روزافزون غلبه کرده اند. آنها توسط دانشمندان Steinhardt-Turok و Baum-Frampton ساخته شدند.

این نظریه های نسبتاً جدید در مورد منشأ جهان در دهه 80 قرن گذشته مطرح شد. آنها پیروان زیادی دارند که بر اساس آن مدل هایی را توسعه می دهند، به دنبال شواهدی از قابلیت اطمینان می گردند و برای از بین بردن تضادها تلاش می کنند.

نظریه ریسمان

یکی از محبوب ترین نظریه ها در بین نظریه منشاء جهان - قبل از شروع به شرح ایده آن، لازم است مفاهیم یکی از نزدیک ترین رقبا، مدل استاندارد را درک کنید. فرض بر این است که ماده و فعل و انفعالات را می توان به عنوان مجموعه خاصی از ذرات توصیف کرد که به چند گروه تقسیم می شوند:

• کوارک ها
• لپتون ها
• بوزون ها

این ذرات در واقع اجزای سازنده جهان هستند، زیرا آنقدر کوچک هستند که نمی توان آنها را به اجزاء تقسیم کرد.

یکی از ویژگی های بارز نظریه ریسمان این ادعا است که چنین آجرهایی ذرات نیستند، بلکه رشته های فوق میکروسکوپی هستند که نوسان می کنند. در این حالت، با نوسان در فرکانس‌های مختلف، رشته‌ها آنالوگ ذرات مختلفی می‌شوند که در مدل استاندارد توصیف شده‌اند.

برای درک این نظریه، باید متوجه شد که ریسمان ها هیچ ماده ای نیستند، آنها انرژی هستند. بنابراین، نظریه ریسمان نتیجه می گیرد که تمام عناصر جهان از انرژی تشکیل شده اند.

آتش تشبیه خوبی است. وقتی به آن نگاه می‌کند، تصور مادی بودن آن به وجود می‌آید، اما نمی‌توان به آن دست زد.

کیهان شناسی برای دانش آموزان

تئوری های مبدأ کیهان به طور خلاصه در مدارس در کلاس های نجوم مطالعه می شود. به دانش آموزان تئوری های اساسی در مورد چگونگی شکل گیری جهان ما، آنچه که اکنون برای آن اتفاق می افتد و چگونه در آینده توسعه خواهد یافت، آموزش داده می شود.

هدف از این درس ها آشنایی کودکان با ماهیت تشکیل ذرات بنیادی، عناصر شیمیایی و اجرام آسمانی است. نظریه های منشأ جهان برای کودکان به ارائه نظریه انفجار بزرگ خلاصه می شود. معلمان از مواد بصری استفاده می کنند: اسلایدها، جداول، پوسترها، تصاویر. وظیفه اصلی آنها بیدار کردن علاقه کودکان به دنیایی است که آنها را احاطه کرده است.

انسان با نگاه کردن به یک اثر هنری، یک منظره زیبا یا یک کودک، همیشه هماهنگی وجود را احساس می کند.

در اصطلاح علمی، این احساس که به ما می گوید همه چیز در جهان هماهنگ و به هم پیوسته است، انسجام غیرمحلی نامیده می شود. به گفته اروین لازلو، برای توضیح حضور تعداد قابل توجهی از ذرات در جهان و تکامل پیوسته، اما به هیچ وجه یکنواخت و خطی هر چیزی که وجود دارد، باید حضور عاملی را تشخیص دهیم که نه ماده است و نه ماده. انرژی.

اهمیت این عامل اکنون نه تنها در علوم اجتماعی و انسانی، بلکه در فیزیک و علوم طبیعی نیز شناخته شده است. این اطلاعات است - اطلاعات به عنوان یک عامل واقعی و مؤثر که پارامترهای کیهان را در بدو تولد تنظیم می کند و متعاقباً تکامل عناصر اساسی آن را که به سیستم های پیچیده تبدیل می شوند کنترل می کند.

و اکنون، با تکیه بر داده های کیهان شناسی جدید، ما در نهایت به تحقق رویای هر دانشمند نزدیک شده ایم - ایجاد یک نظریه کل نگر از همه چیز.

ایجاد یک نظریه کل نگر از همه چیز

در فصل اول به مسئله ایجاد یک نظریه درباره همه چیز خواهیم پرداخت. نظریه ای که سزاوار این نام است باید واقعاً نظریه ای درباره همه چیز باشد - یک نظریه کل نگر درباره همه چیزهایی که مشاهده می کنیم، تجربه می کنیم و با آنها روبرو می شویم، خواه اینها اشیاء فیزیکی باشند، موجودات زنده، پدیده های اجتماعی و بوم شناختی، یا مخلوقات ذهن و آگاهی. ایجاد چنین تئوری کل نگر از همه چیز امکان پذیر است - و این در این فصل و فصل های بعدی نشان داده خواهد شد.

راه های زیادی برای درک جهان وجود دارد: از طریق ایده های خودمان، شهود عرفانی، هنر و شعر، و همچنین از طریق سیستم های اعتقادی ادیان جهانی. از میان روش‌های متعددی که در دسترس ماست، یکی شایسته توجه ویژه است، زیرا مبتنی بر تجربه تکرارپذیر است، کاملاً به روش‌شناسی پایبند است و قابل انتقاد و ارزیابی مجدد است. این راه علم است.

علم اهمیت دارد. نه تنها به این دلیل که منبعی از فناوری های جدید است که زندگی ما و دنیای اطراف ما را تغییر می دهد، بلکه به این دلیل که به ما دید قابل اعتمادی از جهان و ما در این جهان می دهد.

اما نگاه به جهان از منظر علم مدرن مبهم است. تا همین اواخر، علم تصویری تکه تکه از جهان ترسیم می کرد که از رشته های به ظاهر مستقل تشکیل شده بود. برای دانشمندان سخت است که بگویند چه چیزی جهان فیزیکی و جهان زنده، جهان زنده و جهان جامعه، جهان جامعه را با حوزه های ذهن و آگاهی پیوند می دهد. اکنون وضعیت در حال تغییر است. در خط مقدم علم، محققان بیشتر و بیشتری در تلاش برای به دست آوردن تصویری جامع تر و یکپارچه از جهان هستند. اول از همه، این به فیزیکدانانی مربوط می شود که روی ایجاد نظریه های یکپارچه و نظریه های یکپارچه بزرگ کار می کنند. این نظریه ها میدان ها و نیروهای بنیادی طبیعت را در یک چارچوب نظری منسجم به هم پیوند می دهند و نشان می دهند که منشأ مشترکی دارند.

در سال‌های اخیر روند امیدوارکننده‌ای در فیزیک کوانتومی پدیدار شده است: تلاشی برای ایجاد نظریه‌ای درباره همه چیز. این پروژه بر اساس نظریه‌های ریسمان و ابر ریسمان است (به این دلیل که این نظریه‌ها ذرات بنیادی را به عنوان رشته‌ها یا ریسمان‌های ارتعاشی در نظر می‌گیرند). نظریه‌های توسعه‌یافته درباره همه چیز از فضاهای پیچیده ریاضی و چند بعدی استفاده می‌کنند تا یک معادله اصلی ایجاد کنند که بتواند تمام قوانین جهان را توضیح دهد.

نظریه های فیزیکی همه چیز

هدف تئوری های همه چیز در حال حاضر توسط فیزیکدانان نظری دستیابی به چیزی است که انیشتین زمانی آن را "خواندن ذهن خدا" می نامید. او گفت که اگر بتوانیم تمام قوانین طبیعت فیزیکی را با هم ترکیب کنیم و یک نظام معادلات منسجم ایجاد کنیم، می‌توانیم بر اساس این معادلات همه ویژگی‌های جهان هستی را تبیین کنیم که به منزله خواندن ذهن خداوند است. .

اینشتین تلاش خود را از این دست در قالب یک نظریه میدان یکپارچه انجام داد. اگرچه او تا زمان مرگش در سال 1955 به تلاش خود ادامه داد، اما معادله ساده و قدرتمندی را که بتواند همه پدیده های فیزیکی را به شیوه ای منطقی و منسجم توضیح دهد، کشف نکرد.

انیشتین به هدف خود رفت و همه پدیده های فیزیکی را حاصل تعامل میدان ها دانست. اکنون می دانیم که او شکست خورد زیرا میدان ها و نیروهایی را که در سطح میکروفیزیکی واقعیت عمل می کنند در نظر نگرفت. این میدان ها (نیروهای هسته ای ضعیف و قوی) در مکانیک کوانتومی جایگاه مرکزی را اشغال می کنند، اما در نظریه نسبیت نه.

امروزه، اکثر فیزیکدانان نظری رویکرد متفاوتی دارند: آن‌ها کوانتوم را که جنبه‌ای مجزا از واقعیت فیزیکی است، واحد ابتدایی می‌دانند. اما ماهیت فیزیکی کوانتوم ها تجدید نظر شده است: آنها به عنوان ذرات ماده-انرژی جداگانه در نظر گرفته نمی شوند، بلکه رشته های تک بعدی ارتعاشی - رشته ها و ابر ریسمان ها در نظر گرفته می شوند. فیزیکدانان در تلاشند تا تمامی قوانین فیزیک را به عنوان ارتعاش ابررشته ها در فضایی چند بعدی نشان دهند. آنها هر ذره را به عنوان یک رشته می بینند که همراه با تمام ذرات دیگر "موسیقی" خود را ایجاد می کند. در سطح کیهانی، کل ستارگان و کهکشان ها و همچنین کل جهان ها با هم می ارتعاند. وظیفه فیزیکدانان ایجاد معادله ای است که نشان دهد یک ارتعاش چگونه با دیگری ارتباط دارد تا همه آنها در یک معادله فوق العاده بیان شوند. این معادله موسیقی را رمزگشایی می‌کند که بی‌کران‌ترین و اساسی‌ترین هارمونی کیهان را در خود دارد.

در زمان نگارش این مقاله، نظریه‌های مبتنی بر نظریه ریسمان درباره همه چیز هنوز ایده‌های بلندپروازانه‌ای هستند: هیچ‌کس تا کنون ابرمعادله‌ای ایجاد نکرده است که هماهنگی جهان فیزیکی را در فرمولی به سادگی E = mc2 انیشتین بیان کند. در واقع، مشکلات زیادی در این زمینه وجود دارد که فیزیکدانان بیشتر و بیشتری پیشنهاد می کنند که برای پیشرفت به یک مفهوم جدید نیاز است. معادلات نظریه ریسمان به ابعاد متعدد نیاز دارند، فضا-زمان چهار بعدی کافی نیست.

این تئوری در ابتدا به 12 بعد نیاز داشت تا همه ارتعاشات را به یک نظریه متصل کند، اما اکنون اعتقاد بر این است که "تنها" 10 یا 11 بعد کافی است، مشروط بر اینکه ارتعاشات در یک "فضای چند بعدی" رخ دهند. علاوه بر این، نظریه ریسمان مستلزم وجود فضا و زمان برای رشته های خود است، اما نمی تواند نشان دهد که زمان و مکان چگونه می تواند به وجود آمده باشد. و در نهایت، گیج کننده است که این نظریه آنقدر راه حل های ممکن دارد - حدود 10500 - که کاملاً غیرقابل درک می شود که چرا جهان ما اینگونه است (حتی اگر هر راه حل به یک جهان متفاوت منتهی شود).

فیزیکدانانی که به دنبال نجات نظریه ریسمان بودند، فرضیه های مختلفی را مطرح کردند. به عنوان مثال، همه جهان های ممکن در کنار هم زندگی می کنند، اگرچه ما فقط در یکی از آنها زندگی می کنیم. یا شاید جهان ما جنبه های زیادی دارد، اما ما فقط یکی را برای خودمان آشنا می بینیم. در اینجا چند فرضیه ارائه شده توسط فیزیکدانان نظری ارائه شده است که می‌خواهند نشان دهند نظریه‌های ریسمان درجاتی از واقع‌گرایی دارند. اما هیچکدام راضی کننده نیستند و برخی از منتقدان از جمله پیتر وویت و لی اسمولین آماده اند تا نظریه ریسمان را دفن کنند.

اسمولین یکی از پایه گذاران نظریه گرانش کوانتومی حلقه ای است که بر اساس آن فضا شبکه ای از سلول هاست که همه نقاط را به هم متصل می کند. این نظریه چگونگی به وجود آمدن فضا و زمان را توضیح می دهد و همچنین "عمل در فاصله" را توضیح می دهد، یعنی "رابطه" عجیبی را که زمینه ساز پدیده ای به نام غیرمحلی است. ما این پدیده را با جزئیات بیشتر در فصل 3 بررسی خواهیم کرد.

معلوم نیست که آیا فیزیکدانان قادر به ایجاد یک نظریه کاری از همه چیز خواهند بود یا خیر. با این حال واضح است که حتی اگر تلاش های انجام شده موفقیت آمیز باشد، ایجاد یک نظریه واقعی از همه چیز به خودی خود به معنای موفقیت نخواهد بود. در بهترین حالت، فیزیکدانان یک نظریه فیزیکی درباره همه چیز ایجاد خواهند کرد - نظریه ای که نظریه همه چیز نخواهد بود، بلکه فقط نظریه ای از همه اشیاء فیزیکی خواهد بود. یک تئوری واقعی همه چیز فراتر از فرمول های ریاضی است که پدیده های مورد مطالعه توسط این حوزه از فیزیک کوانتومی را بیان می کند. نه تنها رشته‌های ارتعاشی و رویدادهای کوانتومی مرتبط با آن‌ها در کیهان وجود دارد. زندگی، ذهن، فرهنگ و آگاهی بخشی از واقعیت جهان هستند و یک نظریه واقعی درباره همه چیز آنها را نیز در نظر خواهد گرفت.

کن ویلبر، نویسنده نظریه همه چیز، با این موضوع موافق است. او از یک "دیدگاه کل نگر" صحبت می کند که در یک نظریه واقعی همه چیز تجسم یافته است. با این حال، او چنین نظریه‌ای را پیشنهاد نمی‌کند، بلکه عمدتاً از آنچه می‌تواند باشد بحث می‌کند و آن را برحسب تحول فرهنگ و آگاهی در رابطه با نظریه‌های خودشان توصیف می‌کند. یک نظریه کل نگر درباره هر چیزی که پایه های علمی دارد هنوز ایجاد نشده است.

رویکردهایی به یک نظریه واقعی درباره همه چیز

می توان یک نظریه واقعی درباره همه چیز ایجاد کرد. اگرچه فراتر از نظریه‌های ریسمان و ابر ریسمان است، که در آن فیزیکدانان سعی می‌کنند ابرنظریه خود را توسعه دهند، اما به خوبی در چارچوب خود علم قرار می‌گیرد. در واقع، کار ایجاد یک نظریه کل‌نگر واقعی از همه چیز آسان‌تر از ایجاد یک نظریه فیزیکی درباره همه چیز است. همانطور که می بینیم، نظریه های فیزیکی همه چیز تمایل دارند قوانین فیزیک را به یک فرمول تقلیل دهند - همه آن قوانینی که بر تعامل ذرات و اتم ها، ستارگان و کهکشان ها حاکم هستند. بسیاری از موجودات پیچیده با تعاملات پیچیده. ساده تر و معقول تر است که به دنبال قوانین و فرآیندهای اساسی که این موجودیت ها و تعاملات آنها را به وجود می آورند، بگردید.

مدل‌سازی کامپیوتری سازه‌های پیچیده نشان می‌دهد که این مجموعه ایجاد شده و با شرایط اولیه اولیه و نسبتاً ساده قابل توضیح است. همانطور که تئوری جان فون نویمان در مورد اتوماتای ​​سلولی نشان داد، کافی است اجزای اصلی سیستم را تعریف کنیم و قوانینی را تنظیم کنیم - الگوریتم هایی که بر رفتار آنها حاکم است (این اساس همه مدل های کامپیوتری است: توسعه دهندگان به کامپیوتر می گویند که چه کاری انجام دهد. در هر مرحله از فرآیند مدل سازی، و کامپیوتر بقیه را انجام می دهد). یک مجموعه محدود و غیرمنتظره ساده از عناصر اساسی که توسط تعداد کمی از الگوریتم‌ها هدایت می‌شوند، می‌توانند پیچیدگی ظاهراً غیرقابل درک ایجاد کنند، اگر به فرآیند اجازه داده شود در طول زمان آشکار شود. مجموعه قوانینی که اطلاعات را برای عناصر حمل می کند، فرآیندی را آغاز می کند که عناصر را سفارش می دهد و سازمان می دهد، که بنابراین قادر به ایجاد ساختارها و روابط پیچیده تر هستند.

در تلاش برای ایجاد یک نظریه کل نگر واقعی از همه چیز، می توانیم مسیر مشابهی را دنبال کنیم. ما می‌توانیم با چیزهای ابتدایی شروع کنیم - چیزهایی که چیزهای دیگری را بدون اینکه توسط آن‌ها ایجاد شوند، به وجود می‌آورند. سپس باید مجموعه ای ساده از قوانین را تعریف کنیم که چیزی پیچیده تر را ایجاد کند. اساساً، ما باید بتوانیم توضیح دهیم که چگونه هر "چیز" در جهان به وجود آمده است.

علاوه بر نظریه‌های ریسمان و ابر ریسمان، نظریه‌ها و مفاهیمی در فیزیک جدید وجود دارد که به لطف آنها می‌توان این ایده بزرگ را محقق کرد. با استفاده از اکتشافات در زمینه‌های پیشرفته تئوری ذرات و میدان، می‌توانیم مبنایی را شناسایی کنیم که همه چیز را تولید می‌کند بدون اینکه خودش توسط چیزی تولید شود. این اساس، همانطور که خواهیم دید، دریایی از انرژی مجازی است که به عنوان خلاء کوانتومی شناخته می شود. همچنین می‌توان به مجموعه‌ای از قوانین (قوانین طبیعت) اشاره کرد که به ما می‌گویند چگونه عناصر اساسی واقعیت - ذراتی که به عنوان کوانتا شناخته می‌شوند - هنگام تعامل با پایه کیهانی خود به چیزهای پیچیده تبدیل می‌شوند.

با این حال، ما باید یک عنصر جدید اضافه کنیم تا یک نظریه کل نگر واقعی از همه چیز بدست آوریم. قوانین فعلی شناخته شده ای که طبق آن اجسام موجود جهان از خلاء کوانتومی به وجود می آیند، قوانین برهمکنش مبتنی بر انتقال و تبدیل انرژی هستند. معلوم شد که این قوانین برای توضیح اینکه چگونه اجسام واقعی - به شکل جفت ذره- پاد ذره - در خلاء کوانتومی ایجاد شده و از خلاء کوانتومی بیرون می آیند کافی است. اما آنها توضیحی برای اینکه چرا ذرات بیشتری در انفجار بزرگ نسبت به پادذرات ایجاد شده اند، ارائه نمی دهند. و همچنین چگونه، طی میلیاردها سال، ذراتی که زنده مانده بودند در ساختارهای پیچیده تر و بیشتر ترکیب شدند: به کهکشان ها و ستاره ها، اتم ها و مولکول ها، و (در سیارات مناسب) به درشت مولکول ها، سلول ها، ارگانیسم ها، جوامع، سوله های اکولوژیکی و کل. زیست کره ها

برای توضیح حضور تعداد قابل توجهی از ذرات در جهان ("ماده" در مقابل "ضد ماده") و تکامل پیوسته، اما به هیچ وجه یکنواخت و خطی هر چیزی که وجود دارد، باید وجود عاملی را تشخیص دهیم که نه ماده است و نه انرژی اهمیت این عامل اکنون نه تنها در علوم اجتماعی و انسانی، بلکه در فیزیک و علوم طبیعی نیز شناخته شده است. این اطلاعات است - اطلاعات به عنوان یک عامل واقعی و مؤثر که پارامترهای کیهان را در بدو تولد تنظیم می کند و متعاقباً تکامل عناصر اساسی آن را که به سیستم های پیچیده تبدیل می شوند کنترل می کند.

بسیاری از ما اطلاعات را به عنوان داده یا آنچه برای یک فرد شناخته شده است درک می کنیم. علوم فیزیکی و طبیعی کشف می کنند که اطلاعات بسیار فراتر از مرزهای آگاهی یک فرد و حتی همه افراد است.

اطلاعات یک جنبه جدایی ناپذیر از طبیعت فیزیکی و بیولوژیکی است. دیوید بوم، فیزیکدان بزرگ، اطلاعات را فرآیندی می نامد که بر گیرنده تأثیر می گذارد و او را «شکل می دهد». ما این مفهوم را می پذیریم.

اطلاع رسانی محصول انسانی نیست، چیزی نیست که ما هنگام نوشتن، شمارش، صحبت کردن و برقراری ارتباط ایجاد کنیم. حکمای دوران باستان از دیرباز می‌دانستند و دانشمندان امروزی دوباره آن را خواهند آموخت که اطلاعات بدون توجه به اراده و اعمال انسان در جهان وجود دارد و عاملی تعیین‌کننده در تکامل هر چیزی است که دنیای واقعی را پر می‌کند. اساس ایجاد یک نظریه واقعی درباره همه چیز این است که اطلاعات یک عامل اساسی در طبیعت است.

درباره معماها و اسطوره ها

نیروهای محرک برای تغییر پارادایم آینده در علم

ما جستجوی خود را برای یک نظریه کل نگر واقعی درباره همه چیز با نگاه کردن به عواملی که علم را به یک تغییر پارادایم نزدیکتر می کند، آغاز خواهیم کرد. عوامل کلیدی رازهایی هستند که در جریان تحقیق علمی پدیدار می شوند و انباشته می شوند: ناهنجاری هایی که پارادایم فعلی نمی تواند توضیح دهد. این امر جامعه علمی را به جستجوی رویکردهای جدید برای پدیده های نابهنجار سوق می دهد. چنین تلاش های پژوهشی (ما آنها را «اسطوره های علمی» می نامیم) حاوی ایده های بسیاری است. برخی از این ایده‌ها ممکن است حاوی مفاهیم کلیدی باشند که دانشمندان را به یک پارادایم جدید هدایت کند - الگویی که می‌تواند اسرار و ناهنجاری‌ها را روشن کند و به عنوان مبنایی برای یک نظریه کل‌نگر واقعی از همه چیز باشد.

دانشمندان پیشرو به دنبال گسترش و تعمیق درک خود از بخش مورد مطالعه واقعیت هستند. آنها بیشتر و بیشتر در مورد بخش یا جنبه مربوط به واقعیت می فهمند، اما نمی توانند این بخش یا جنبه را مستقیماً مطالعه کنند - آنها فقط می توانند آن را از طریق مفاهیم تبدیل شده به فرضیه ها و نظریه ها درک کنند. مفاهیم، ​​فرضیه ها و نظریه ها به اندازه کافی قوی نیستند، ممکن است اشتباه باشند. در واقع، وجه بارز یک نظریه واقعا علمی (به گفته فیلسوف علم سر کارل پوپر) ابطال است. نظریه ها زمانی جعل می شوند که پیش بینی های انجام شده از آنها توسط مشاهدات تأیید نشود. در این صورت مشاهدات غیرعادی بوده و نظریه مورد بررسی یا اشتباه و مردود تلقی می شود و یا نیاز به بازنگری دارد.

رد نظریه ها موتور پیشرفت علمی واقعی است. وقتی همه چیز کار می کند، ممکن است پیشرفت وجود داشته باشد، اما جزئی است (تصفیه یک نظریه موجود برای مطابقت با مشاهدات جدید). پیشرفت واقعی زمانی اتفاق می افتد که امکان پذیر نباشد. دیر یا زود لحظه ای فرا می رسد که به جای تلاش برای تجدید نظر در نظریه های موجود، دانشمندان ترجیح می دهند به دنبال یک نظریه ساده تر و توضیح دهنده تر باشند. راه برای تجدید اساسی نظریه باز شده است: یک تغییر پارادایم.

تغییر پارادایم با انباشت مشاهداتی آغاز می شود که در نظریه های پذیرفته شده نمی گنجند و پس از اصلاح ساده چنین نظریه هایی نمی توانند در آنها جای بگیرند. مرحله ظهور پارادایم علمی جدید و قابل قبول تر در راه است. چالش، یافتن مفاهیم جدید اساسی است که اساس یک پارادایم جدید را تشکیل می‌دهند.

الزامات سختگیرانه ای برای پارادایم علمی وجود دارد. یک نظریه بر اساس آن باید به دانشمندان اجازه دهد تا تمام اکتشافاتی را که نظریه قبلی می توانست توضیح دهد و همچنین مشاهدات غیرعادی را توضیح دهند. این باید تمام حقایق مرتبط را در یک مفهوم ساده تر و در عین حال کامل تر متحد کند. این دقیقاً همان کاری است که انیشتین در آغاز قرن بیستم انجام داد، زمانی که جستجوی علل رفتار عجیب نور را در چارچوب فیزیک نیوتنی متوقف کرد و در عوض مفهوم جدیدی از واقعیت فیزیکی ایجاد کرد - نظریه نسبیت. همانطور که خودش گفت شما نمی توانید یک مشکل را در همان سطحی که به وجود آمده حل کنید. در مدت زمان کوتاهی غیرمنتظره، جامعه فیزیک فیزیک کلاسیک را که نیوتن پایه گذاری کرد، کنار گذاشت و مفهوم انقلابی اینشتین جای آن را گرفت.

در دهه اول قرن بیستم، علم یک تغییر پارادایم را تجربه کرد. اکنون، در دهه اول قرن بیست و یکم، اسرار و ناهنجاری ها دوباره در حال انباشته شدن هستند و جامعه علمی با تغییر پارادایم بعدی به همان اندازه اساسی و انقلابی مانند گذار از جهان مکانیستی نیوتن به جهان نسبی انیشتین مواجه است.

مدتی است که یک تغییر پارادایم مدرن در دانشگاه های پیشرفته در حال شکل گیری است. انقلاب های علمی فرآیندهای آنی نیستند که در آن یک نظریه جدید بلافاصله جای خود را بگیرد. آن‌ها می‌توانند سریع‌تر باشند، مانند نظریه اینشتین، یا در زمان بسط یافته‌تر باشند، مانند گذار از نظریه داروین کلاسیک به مفاهیم زیست‌شناختی گسترده‌تر پساداروینیسم.

قبل از اینکه انقلاب های آغازین به نتیجه نهایی منتهی شود، علومی که در آنها ناهنجاری وجود دارد دوره بی ثباتی را طی می کنند. دانشمندان جریان اصلی از نظریه‌های موجود دفاع می‌کنند، در حالی که دانشمندان آزاداندیش در زمینه‌های پیشرفته به بررسی جایگزین‌ها می‌پردازند. دومی ایده های جدیدی را ارائه می کند که نگاه متفاوتی به پدیده های آشنا برای دانشمندان سنتی ارائه می دهد. برای مدتی، مفاهیم جایگزینی که در ابتدا در قالب فرضیه های کاری وجود دارند، اگر خارق العاده نباشند، عجیب به نظر می رسند.

آنها گاهی اوقات شبیه اسطوره هایی هستند که توسط کاشفان تخیلی اختراع شده اند. با این حال، آنها نیستند. «اسطوره‌های» محققین جدی مبتنی بر منطق دقیق تنظیم شده است. آنها آنچه را که قبلاً در مورد بخشی از جهان که یک رشته خاص بررسی می کند با آنچه هنوز گیج کننده است ترکیب می کنند. اینها افسانه های معمولی نیستند، آنها "افسانه های علمی" هستند - فرضیه های مفصلی که قابل آزمایش هستند و بنابراین می توانند با مشاهده و آزمایش تأیید یا رد شوند.

مطالعه ناهنجاری‌هایی که در مشاهدات و آزمایش‌ها یافت می‌شوند، و ساختن افسانه‌های قابل آزمایش که می‌تواند آنها را توضیح دهد، از اجزای اصلی تحقیقات علمی بنیادی است. اگر با وجود بهترین تلاش دانشمندانی که به پارادایم قدیمی پایبند هستند، ناهنجاری ها به وجود خود ادامه دهند، و اگر این یا آن افسانه علمی که توسط دانشمندان آزاداندیش ارائه شده است، توضیح ساده تر و منطقی تری ارائه دهد، توده مهمی از دانشمندان (عمدتاً جوانان) از کار خود باز می مانند. به پارادایم قدیمی پایبند باشید اینگونه است که تغییر پارادایم آغاز می شود. این مفهوم که تا کنون یک افسانه بوده، در حال تبدیل شدن به یک نظریه علمی قابل اعتماد است.

نمونه های بی شماری از اسطوره های موفق و شکست خورده در تاریخ علم وجود دارد. اسطوره های تایید شده - که تئوری های علمی قابل اعتماد در نظر گرفته می شوند، اما نه کاملاً واقعی - شامل پیشنهاد چارلز داروین مبنی بر اینکه همه گونه های زنده از اجداد مشترک هستند و فرضیه آلن گوث و اندرو لیند مبنی بر اینکه جهان در "انبساط" فوق سریع به وجود آمده است. تولد در طول انفجار بزرگ اسطوره های شکست خورده (افسانه هایی که توضیحاتی کمتر از دقیق یا بهتر برای پدیده های مربوطه ارائه می دهند) شامل ایده هانس دریش است که تکامل زندگی از یک برنامه از پیش تعیین شده در فرآیندی هدفمند به نام انتالشی پیروی می کند و فرضیه انیشتین مبنی بر اینکه نیروی فیزیکی اضافی به نام ثابت کیهانی، اجازه نمی دهد جهان به دلیل نیروی گرانش نابود شود. (جالب است، همانطور که خواهیم آموخت، برخی از این گزاره ها اکنون زیر سوال رفته اند: ممکن است که نظریه انبساط گوث و لینده با مفهوم وسیع تری از یک جهان چرخه ای جایگزین شود، و ثابت کیهانی انیشتین هنوز هم اشتباه نبوده است... )

نمونه هایی از افسانه های علمی مدرن

در اینجا سه ​​فرضیه کاری - "افسانه های علمی" - توسط دانشمندان بسیار محترم مطرح شده است. هر سه، اگرچه باورنکردنی به نظر می رسند، اما مورد توجه جدی جامعه علمی قرار گرفته اند.

10100 جهان

در سال 1955، هیو اورت، فیزیکدان، توضیح شگفت انگیزی برای جهان کوانتومی ارائه کرد (که بعداً مبنایی برای یکی از محبوب ترین رمان های مایکل کرایتون به نام پیکان زمان شد). فرضیه جهان موازی اورت به یک کشف مرموز در فیزیک کوانتوم مربوط می شود: تا زمانی که ذره ای مشاهده، اندازه گیری یا دستکاری نشده باشد، در حالت کنجکاوی قرار دارد که برهم نهی همه حالات ممکن است. با این حال، هنگامی که ذره مشاهده، اندازه گیری یا عمل می شود، این حالت برهم نهی ناپدید می شود: ذره در یک حالت واحد قرار دارد، مانند هر جسم "معمولی". از آنجایی که حالت برهم نهی به عنوان یک تابع موج پیچیده مرتبط با نام اروین شرودینگر توصیف می شود، هنگامی که حالت برهم نهی ناپدید می شود، گفته می شود تابع موج شرودینگر فرو می ریزد.

مشکل این است که نمی توان گفت که یک ذره کدام یک از حالت های مجازی ممکن را خواهد گرفت. انتخاب ذره غیر قابل پیش بینی به نظر می رسد - کاملا مستقل از شرایطی که باعث فروپاشی تابع موج می شود. بر اساس فرضیه اورت، نامعین بودن فروپاشی تابع موج منعکس کننده شرایط موجود در جهان نیست. در اینجا هیچ ابهامی وجود ندارد: هر حالت مجازی که توسط ذره انتخاب می شود، قطعی است - به سادگی در جهان وجود دارد!

در اینجا فروپاشی اتفاق می افتد: وقتی یک کوانتوم اندازه گیری می شود، تعدادی احتمال وجود دارد که هر کدام با یک ناظر یا دستگاه اندازه گیری مرتبط است. ما تنها یکی از احتمالات را در فرآیند انتخاب به ظاهر تصادفی درک می کنیم. اما، به گفته اورت، انتخاب تصادفی نیست، زیرا این انتخاب اتفاق نمی‌افتد: همه حالات ممکن یک کوانتوم هر بار که اندازه‌گیری یا مشاهده می‌شود، تحقق می‌یابد. آنها به سادگی
در یک جهان محقق نمی شوند. بسیاری از حالت های کوانتومی ممکن در همین تعداد جهان تحقق می یابند.
فرض کنید وقتی کوانتومی مانند یک الکترون اندازه گیری می شود، پنجاه درصد احتمال بالا رفتن و احتمال یکسانی برای پایین رفتن وجود دارد. پس ما یک جهان نداریم که در آن یک کوانتوم با احتمال 50 تا 50 بالا یا پایین برود، بلکه دو جهان موازی داریم. در یکی از جهان ها، الکترون در واقع به سمت بالا حرکت می کند و در دیگری، پایین می رود. در هر یک از این جهان ها یک ناظر یا ابزار اندازه گیری نیز وجود دارد. دو پیامد به طور همزمان در دو جهان وجود دارد، درست مانند ناظران یا ابزارهای اندازه گیری.

البته، زمانی که حالت‌های برهم‌نهی چند ذره به یک همگرا می‌شوند، نه تنها دو حالت وجود دارد، بلکه حالت‌های مجازی بیشتری وجود دارد که ذره می‌تواند به خود بگیرد. بنابراین، باید جهان های زیادی وجود داشته باشد، شاید حدود 10100، که در هر یک از آنها ناظران و ابزار اندازه گیری وجود دارد.

جهان توسط ناظر ایجاد شده است

اگر 10100 یا حتی 10500 جهان وجود داشته باشد (علیرغم این واقعیت که در بیشتر آنها زندگی هرگز نمی توانست بوجود بیاید)، چگونه است که ما در چنین جهانی زندگی می کنیم که اشکال پیچیده ای از زندگی وجود دارد؟ آیا این می تواند یک تصادف صرف باشد؟ بسیاری از افسانه های علمی به این موضوع اختصاص داده شده است، از جمله اصل کیهان شناسی انسان شناسی، که ادعا می کند رصد ما از این جهان با چنین تصادف مبارکی مرتبط است. اخیراً استیون هاوکینگ از کمبریج و توماس هرتوگ از سرن (سازمان اروپایی تحقیقات هسته‌ای) پاسخی ریاضی ارائه کردند. طبق نظریه ناظر آفریده آنها در مورد جهان، جهان‌های مجزا در زمان منشعب نمی‌شوند و به تنهایی وجود دارند (همانطور که نظریه ریسمان نشان می‌دهد)، بلکه همه جهان‌های ممکن به طور همزمان در حالت برهم نهی وجود دارند. وجود ما در این جهان، راهی را انتخاب می‌کند که به چنین عالمی منتهی می‌شود، از میان همه راه‌هایی که به همه جهان‌های دیگر منتهی می‌شود. همه مسیرهای دیگر مستثنی هستند. بنابراین، در این نظریه، زنجیره علّی رویدادها معکوس می شود: حال، گذشته را تعیین می کند. اگر جهان حالت اولیه مشخصی داشت، این امکان پذیر نبود، زیرا از یک وضعیت خاص، تاریخ خاصی متولد می شد. اما، هاوکینگ و هرتوگ استدلال می کنند، جهان هیچ حالت مشخص اولیه، هیچ نقطه مرجعی ندارد - چنین مرزی به سادگی وجود ندارد.

جهان هولوگرافیک

این افسانه علمی ادعا می کند که جهان یک هولوگرام است (یا حداقل می توان آن را چنین در نظر گرفت). (در یک هولوگرام که کمی بعد بیشتر به آن خواهیم پرداخت، یک مدل دو بعدی یک تصویر سه بعدی ایجاد می کند.) اعتقاد بر این است که تمام اطلاعات تشکیل دهنده کیهان در حاشیه آن واقع شده است. سطح دو بعدی این اطلاعات دوبعدی از درون کیهان به صورت سه بعدی سرچشمه می گیرد. ما جهان را سه بعدی می بینیم، حتی اگر چیزی که آن را آنطور که هست می سازد یک میدان اطلاعاتی دو بعدی است. چرا این ایده به ظاهر پوچ تبدیل به موضوع بحث و تحقیق شده است؟

مشکلی که نظریه جهان هولوگرافیک آن را برطرف می کند، مربوط به حوزه ترمودینامیک است. طبق قانون دوم محکم او، سطح هرج و مرج هرگز نمی تواند در یک سیستم بسته کاهش یابد. این بدان معنی است که سطح هرج و مرج هرگز نمی تواند در کل جهان کاهش یابد زیرا، اگر کیهان را به طور کامل در نظر بگیریم، یک سیستم بسته است (هیچ بیرونی وجود ندارد و بنابراین، هیچ چیز نمی تواند باز شود). اینکه سطح هرج و مرج نمی تواند کاهش یابد به این معنی است که نظمی که می توان به عنوان اطلاعات نشان داد نمی تواند افزایش یابد. بر اساس نظریه کوانتومی، اطلاعاتی که نظم را ایجاد یا حفظ می کند باید ثابت باشد، نمی تواند کم یا زیاد شود.

اما با ناپدید شدن ماده در سیاهچاله ها چه اتفاقی برای اطلاعات می افتد؟ ممکن است به نظر برسد که سیاهچاله ها اطلاعات موجود در ماده را از بین می برند. با این حال، این نظریه کوانتومی را به چالش می کشد. برای حل این معما، استیون هاوکینگ به همراه جیکوب بکنشتاین که در آن زمان در دانشگاه پرینستون مشغول به کار بودند، با هم نتیجه گرفتند که هرج و مرج در یک سیاهچاله متناسب با سطح آن است. در داخل سیاهچاله فضای بیشتری برای نظم و اطلاعات نسبت به سطح آن وجود دارد. به عنوان مثال، در یک سانتی متر مکعب، فضایی برای 1099 حجم پلانک و تنها 1066 بیت اطلاعات روی سطح وجود دارد (حجم پلانک فضای تقریباً غیرقابل درک کوچکی است که توسط اضلاع 10 تا 35 متر محدود شده است). لئونارد ساسکیند از استنفورد و جرارد ت هوفت از دانشگاه اوترک پیشنهاد کرده‌اند که اطلاعات درون سیاهچاله از بین نمی‌رود، بلکه به صورت هولوگرافیک روی سطح آن ذخیره می‌شود.

ریاضیات در سال 1998 استفاده غیرمنتظره ای از هولوگرام ها پیدا کرد، زمانی که خوان مالداسینا، در آن زمان در دانشگاه هاروارد، سعی کرد با نظریه ریسمان در گرانش کوانتومی کار کند. Maldacena دریافت که کار با رشته ها در 5 بعدی آسان تر از 4 بعدی است. (ما فضا را در سه بعد درک می کنیم: دو صفحه در امتداد سطح و یکی به صورت عمودی. بعد چهارم بر این سه بعد عمود خواهد بود، اما قابل درک نیست. ریاضیدانان می توانند هر تعداد بعد را اضافه کنند و از دنیای درک شده دورتر و دورتر شوند. .) راه حل واضح به نظر می رسید: فرض کنید فضای پنج بعدی داخل یک سیاهچاله در واقع هولوگرام فضای چهار بعدی روی سطح آن است. سپس می توان محاسبات نسبتاً آسانی را در پنج بعد انجام داد و با فضای چهار بعدی کار کرد.

آیا روش کاهش تعداد ابعاد برای کل کیهان مناسب است؟ همانطور که دیدیم، نظریه پردازان ریسمان با بسیاری از ابعاد اضافی دست و پنجه نرم می کنند و متوجه می شوند که فضای سه بعدی برای انجام وظیفه آنها کافی نیست: گره زدن ارتعاشات رشته های مختلف در جهان در یک معادله. اصل هولوگرافیک می تواند کمک کند، زیرا جهان را می توان به عنوان یک هولوگرام چند بعدی در نظر گرفت که در ابعاد کمتری در حاشیه آن ذخیره شده است.

اصل هولوگرافیک می تواند محاسبه نظریه ریسمان را آسان تر کند، اما مفروضات خارق العاده ای در مورد ماهیت جهان دارد. حتی جرارد ت هوفت که یکی از بنیانگذاران این اصل بود، دیگر آن را غیر قابل انکار نمی داند. او گفت که در این زمینه، هولوگرافی یک اصل نیست، بلکه یک مشکل است. شاید، او پیشنهاد کرد، گرانش کوانتومی را می‌توان از یک اصل اساسی‌تر استخراج کرد که از قوانین مکانیک کوانتومی تبعیت نمی‌کند.

در دوران انقلاب علمی که پارادایم موجود تحت فشار است، افسانه های علمی جدیدی مطرح می شود، اما همه آنها تایید نمی شوند. نظریه پردازان در این باور ریشه دوانده اند که همانطور که گالیله می گوید "کتاب طبیعت به زبان ریاضیات نوشته شده است" و فراموش کرده اند که همه چیز در زبان ریاضیات در کتاب طبیعت وجود ندارد. در نتیجه، بسیاری از اسطوره‌های طراحی‌شده ریاضی، فقط افسانه باقی می‌مانند. با این حال، برخی دیگر حامل بذر پیشرفت علمی قابل توجه هستند. در ابتدا، هیچ کس با اطمینان نمی داند که کدام یک از دانه ها جوانه می زند و میوه می دهد. میدان در حال جوشیدن است و در وضعیت آشفتگی خلاقانه قرار دارد.

این وضعیت امروز در بسیاری از رشته های علمی است. پدیده‌های غیرعادی در کیهان‌شناسی فیزیکی، فیزیک کوانتومی، زیست‌شناسی تکاملی و کوانتومی و حوزه جدید تحقیقات آگاهی در حال تکثیر هستند. آنها عدم اطمینان بیشتر و بیشتر ایجاد می کنند و دانشمندان باز را مجبور می کنند تا مرزهای نظریه های پذیرفته شده را جابجا کنند. در حالی که محققان محافظه کار اصرار دارند که فقط ایده های منتشر شده در مجلات علمی معروف و تکثیر شده در کتاب های درسی را می توان علمی تلقی کرد، محققان پیشرو به دنبال مفاهیم اساساً جدید هستند، از جمله مفاهیمی که تنها چند سال پیش خارج از محدوده رشته های خود در نظر گرفته شدند. .

روز به روز رشته های علمی بیشتری جهان را به روش های باورنکردنی توصیف می کنند. کیهان شناسی ماده تاریک، انرژی تاریک و فضاهای چند بعدی را به آن اضافه کرده است. فیزیک کوانتومی - ذراتی که فوراً در فضا-زمان در سطوح عمیق‌تر واقعیت به هم متصل می‌شوند. زیست شناسی - ماده زنده، که یکپارچگی کوانتوم ها را نشان می دهد. و مطالعات آگاهی ارتباطات فراشخصی مستقل از مکان و زمان هستند. اینها تنها تعدادی از تئوری های علمی تایید شده قبلی هستند که اکنون کامل تلقی می شوند.

ذرات بنیادی جدید دیگر قابل شناسایی نیستند. همچنین، یک سناریوی جایگزین اجازه می دهد تا مشکل سلسله مراتب توده را حل کند. این مطالعه در arXiv.org منتشر شده است.

© Diomedia

این نظریه طبیعی بودن نامیده می شود. پس از جداسازی برهمکنش های الکترومغناطیسی و ضعیف، در مقیاس های انرژی از مرتبه برهمکنش الکتروضعیف تعریف می شود. این حدود ده در منهای سی و دو بود - ده در منهای دوازدهم ثانیه پس از انفجار بزرگ. سپس، به گفته نویسندگان مفهوم جدید، در جهان یک ذره بنیادی فرضی وجود داشت - یک rechiton (یا reheaton، از reheaton انگلیسی)، که فروپاشی آن منجر به شکل‌گیری فیزیک مشاهده شده امروزی شد.

همانطور که جهان سردتر شد (دمای ماده و تشعشع کاهش یافت) و مسطح تر شد (هندسه فضا به اقلیدسی نزدیک شد)، ریکیتون به بسیاری از ذرات دیگر تجزیه شد. آن‌ها گروه‌هایی از ذرات تقریباً غیر متقابل را تشکیل دادند که از نظر گونه‌ها تقریباً یکسان بودند، اما در جرم بوزون هیگز و در نتیجه جرم خود متفاوت بودند.

تعداد چنین گروه هایی از ذرات که به گفته دانشمندان در کیهان مدرن وجود دارند به چند هزار تریلیون می رسد. یکی از این خانواده ها شامل فیزیک توصیف شده توسط مدل استاندارد (SM) و ذرات و فعل و انفعالات مشاهده شده در آزمایشات در LHC است. نظریه جدید امکان کنار گذاشتن ابرتقارن را که هنوز به طور ناموفقی دنبال می شود را ممکن می سازد و مشکل سلسله مراتب ذرات را حل می کند.

به ویژه، اگر جرم بوزون هیگز که در نتیجه فروپاشی ریکیتون تشکیل شده است کوچک باشد، جرم ذرات باقی مانده بزرگ خواهد بود و بالعکس. این همان چیزی است که مشکل سلسله‌مراتب ضعیف الکترومغناطیسی مرتبط با شکاف بزرگ بین توده‌های ذرات بنیادی مشاهده‌شده تجربی و مقیاس‌های انرژی کیهان اولیه را حل می‌کند. به عنوان مثال، این سوال که چرا یک الکترون با جرم 0.5 مگا الکترون ولت تقریباً 200 برابر سبکتر از یک میون با اعداد کوانتومی یکسان است به خودی خود ناپدید می شود - دقیقاً همان مجموعه ای از ذرات در جهان وجود دارد که این تفاوت چندان قوی نیست. .

بر اساس نظریه جدید، بوزون هیگز مشاهده شده در آزمایشات در LHC سبک ترین ذره از این نوع است که در نتیجه فروپاشی یک ریکیتون به وجود آمده است. گروه‌های دیگری از ذرات هنوز کشف نشده با بوزون‌های سنگین‌تر مرتبط هستند - آنالوگ‌های لپتون‌های کشف‌شده و به خوبی مطالعه‌شده در حال حاضر (که در برهمکنش قوی شرکت نمی‌کنند) و هادرون‌ها (شرکت‌کننده در برهمکنش قوی).

© بخش EP / CERN

تئوری جدید لغو نمی کند، اما باعث می شود که معرفی ابر تقارن، که دلالت بر دو برابر شدن (حداقل) تعداد ذرات بنیادی شناخته شده به دلیل وجود ابر شرکا دارد، چندان ضروری نباشد. به عنوان مثال، برای یک فوتون - فوتینو، کوارک - اسکوارک، هیگز - هیگزینو، و غیره. اسپین ابر شریک ها باید با اسپین ذره اصلی یک عدد نیم صحیح متفاوت باشد.

از نظر ریاضی، یک ذره و یک ابر ذره در یک سیستم (ابر چندگانه) ترکیب می شوند. تمام پارامترهای کوانتومی و جرم ذرات و شرکای آنها در ابر تقارن دقیق منطبق هستند. اعتقاد بر این است که ابرتقارن در طبیعت شکسته شده است، و بنابراین جرم ابر شرکا به طور قابل توجهی از جرم ذرات آنها بیشتر است. برای تشخیص ذرات فوق متقارن، شتاب دهنده های قدرتمندی مانند LHC مورد نیاز بود.

اگر ابر تقارن یا هر ذره یا فعل و انفعال جدیدی وجود داشته باشد، نویسندگان مطالعه جدید معتقدند که می توان آنها را در مقیاس های ده ترالکترون ولت کشف کرد. این تقریباً در حد توانایی های LHC است و اگر نظریه ارائه شده درست باشد، کشف ذرات جدید در آنجا بسیار بعید است.

© arXiv.org

سیگنالی نزدیک به 750 گیگاالکترون ولت، که می تواند نشان دهنده فروپاشی یک ذره سنگین به دو فوتون گاما باشد، همانطور که دانشمندان همکاری CMS (سلونوئید میون فشرده) و ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS) در LHC در دسامبر 2015 و مارس 2016 گزارش دادند. ، به عنوان نویز آماری شناخته می شود. از سال 2012، زمانی که کشف بوزون هیگز در سرن مشخص شد، هیچ ذره بنیادی جدیدی که توسط پسوندهای SM پیش‌بینی شده بود، شناسایی نشد.

نیما ارکانی حامد دانشمند ایرانی الاصل کانادایی و آمریکایی که نظریه جدیدی را ارائه کرده بود در سال 2012 جایزه فیزیک بنیادی را دریافت کرد. این جایزه در همان سال توسط تاجر روسی یوری میلنر تأسیس شد.

بنابراین، ظهور نظریه هایی که در آنها نیاز به ابرتقارن از بین می رود، انتظار می رود. نویسنده اصلی این مطالعه جدید، یک فیزیکدان، گفت: «تئوریسین های زیادی، از جمله من، وجود دارند که معتقدند این زمان کاملاً منحصر به فردی است که ما در حال حل سؤالات مهم و سیستمی هستیم، و نه در مورد جزئیات ذرات بنیادی بعدی». از دانشگاه پرینستون (ایالات متحده آمریکا).

همه در خوش بینی او شریک نیستند. بنابراین، مت استراسلر فیزیکدان از دانشگاه هاروارد معتقد است که توجیه ریاضی نظریه جدید دور از ذهن است. در همین حال، پدی فاکس از آزمایشگاه شتاب دهنده ملی انریکو فرمی در باتاویا (ایالات متحده آمریکا) معتقد است که این نظریه جدید در ده سال آینده آزمایش خواهد شد. به نظر او، ذراتی که در یک گروه با هر بوزون سنگین هیگز تشکیل شده اند، باید آثار خود را بر روی CMB باقی بگذارند - تابش مایکروویو باستانی پیش بینی شده توسط نظریه انفجار بزرگ.

بوم شناسی شناختی: دانشمندان دانشگاه ساوتهمپتون در تلاش خود برای کشف اسرار جهان ما به پیشرفت بزرگی دست یافته اند. یکی از آخرین دستاوردهای فیزیک نظری اصل هولوگرافیک است.

دانشمندان دانشگاه ساوتهمپتون در تلاش خود برای کشف اسرار جهان ما پیشرفت چشمگیری داشته اند. یکی از آخرین دستاوردهای فیزیک نظری اصل هولوگرافیک است. به گفته وی، جهان ما به عنوان یک هولوگرام در نظر گرفته می شود و ما برای چنین جهان هولوگرافیک قوانین فیزیک را تدوین می کنیم.

آخرین کار پروفسور اسکندریس و دکتر مارکو کالدارلی از دانشگاه ساوتهمپتون، دکتر جوآن کمپس از دانشگاه کمبریج و دکتر بلز گوترو از موسسه نوردیک برای فیزیک نظری سوئد در مجله Physical Review منتشر شده است. D و به وحدت فضازمان منحنی منفی و فضازمان مسطح اختصاص دارد. این مقاله توضیح می‌دهد که چگونه، با فراخوانی ناپایداری گرگوری-لافلامه، برخی از انواع سیاه‌چاله‌ها در صورت مختل شدن به سیاهچاله‌های کوچک‌تر می‌شکنند - مانند قطره‌ای از آب که وقتی آن را با انگشت خود لمس می‌کنید به صورت قطره‌هایی می‌شکند. این پدیده سیاهچاله قبلاً در چارچوب شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای به اثبات رسیده است و کار فعلی اساس نظری آن را عمیق‌تر توصیف کرده است.

فضا-زمان معمولاً تلاشی برای توصیف وجود فضا در سه بعد است، جایی که زمان به عنوان بعد چهارم عمل می کند و هر چهار در کنار هم قرار می گیرند تا یک پیوستار یا حالتی را تشکیل دهند که در آن چهار عنصر نمی توانند از هم جدا شوند.

فضا-زمان تخت و فضا-زمان منفی محیطی را توصیف می کنند که در آن جهان فشرده نیست، فضا بی نهایت، دائماً در زمان، در هر جهتی منبسط می شود. نیروهای گرانشی، مانند نیروهایی که توسط یک ستاره ایجاد می شوند، به بهترین وجه توسط فضا-زمان مسطح توصیف می شوند. فضازمان منحنی منفی، جهان پر از انرژی خلاء منفی را توصیف می کند. ریاضیات هولوگرافی از نظر مدل فضا-زمان منحنی منفی به بهترین وجه قابل درک است.

پروفسور اسکندریس یک مدل ریاضی ایجاد کرده است که در آن شباهت های باورنکردنی بین فضا-زمان مسطح و فضا-زمان منحنی منفی وجود دارد، اما مدل دوم با تعدادی ابعاد منفی فراتر از درک ما فرمول بندی شده است.

اسکندریس می‌گوید: «طبق هولوگرافی، در سطح بنیادی، جهان یک بعد کمتر از آنچه در زندگی روزمره به آن عادت کرده‌ایم دارد و از قوانینی مشابه الکترومغناطیس پیروی می‌کند. "این ایده با نحوه مشاهده یک هولوگرام معمولی مطابقت دارد، زمانی که یک تصویر سه بعدی روی یک صفحه دو بعدی منعکس می شود، مانند هولوگرام روی کارت اعتباری، اما تصور کنید کل جهان به این شکل رمزگذاری شده است."
تحقیقات ما ادامه دارد و امیدواریم که پیوندهای بیشتری بین فضازمان مسطح، فضازمان منحنی منفی و هولوگرافی پیدا کنیم. نظریه های سنتی در مورد نحوه عملکرد جهان ما به توصیف فردی از ماهیت آن تقلیل می یابد، اما هر یک از آنها در نقطه ای فرو می ریزند. هدف نهایی ما یافتن یک درک ترکیبی جدید از جهان است که در همه جهات کار کند.»
در اکتبر 2012، پروفسور اسکندریس وارد بیست دانشمند برتر جهان شد. برای در نظر گرفتن این سوال "آیا فضا و زمان آغازی داشته اند؟" او یک جایزه 175000 دلاری دریافت کرد. شاید مدل هولوگرافیک جهان به ما این امکان را بدهد که بفهمیم قبل از انفجار بزرگ چه چیزی بوده است؟ منتشر شده